JP2017101319A - 時計に適用するための鉄・ニッケル・クロム・マンガン合金の改良方法 - Google Patents

時計に適用するための鉄・ニッケル・クロム・マンガン合金の改良方法 Download PDF

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Abstract

【課題】時計に適用するのに十分な硬化を有する鉄・ニッケル・クロム・マンガン合金を提供。【解決手段】時計に適用するため、特にヒゲゼンマイを製造するための鉄・ニッケル・クロム・マンガン合金の改良方法であって、質量にして：ニッケルを４．０〜１３．０％、クロムを４．０〜１２．０％、マンガンを２１．０〜２５．０％、モリブデンを０〜５．０％、及び／又は銅を０〜５．０％、残りの部分に鉄を含むベース合金を選択及び製造すること、並びに、このベース合金の質量の割合にして、炭素を０．１０〜１．２０％及び／又は窒素を０．１０〜１．２０％で、炭素と窒素を格子間に挿入することによって、この合金の抗強磁特性を維持しながらこれを硬化する方法。【選択図】なし

Description

本発明は、時計に適用するための鉄・ニッケル・クロム・マンガン合金の改良方法に関する。
本発明は、ヒゲゼンマイを製造するためのそのような合金の使用にも関する。
時計のヒゲゼンマイに使用される温度補正合金は、その多くがシャルル・エドゥアール・ギヨームの研究の産物であり、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒのエリンバーに基づく。その後、Ｗ＋Ｃや、Ｔｉ＋Ａｌ、Ｂｅ、Ｎｂといった硬化元素が加わり、特に、「エリンバー」、「Ｎｉ−Ｓｐａｎ」、「Ｎｉｖａｒｏｘ」、「Ｉｓｏｖａｌ」といった合金が生まれた。
これらの合金はすべて、その機械的特性ゆえに適用に適しているが、強磁性であるため、磁場に敏感で、これが時計の機能に害を及ぼす。
１９７０〜１９９０年に抗強磁性合金に関する研究が発表されたが、産業開発には至らなかった。これらの合金は磁場の影響をほとんど受けないが、産業上の問題がいくつかあり、１９８０年代に時計産業の危機が訪れたことにより開発が止まった。
出願人ＮＩＶＡＲＯＸ ＳＡによる欧州特許出願公開２９２４５１４号明細書は、オーステナイトの面心立方構造に従って配置された、鉄とクロムを主成分とし、マンガンと窒素を含むステンレス鋼合金で製造される時計ばねまたは宝飾品を記述しており、そのばねの組成は、質量にして以下の通りである。
−クロム：最小値１５％、最大値２５％；
−マンガン：最小値５％、最大値２５％；
−窒素：最小値０．１０％、最大値０．９０％；
−炭素：最小値０．１０％、最大値１．００％；
−炭素と窒素の総質量値（Ｃ＋Ｎ）の、総量に対する割合が０．４０％〜１．５０％；
−総量に対する炭素の質量含有量の割合と、窒素のそれとの比率（Ｃ／Ｎ）が０．１２５〜０．５５０；
−不純物、および鉄以外の金属；最小値０％、最大値１２．０％；
−鉄：補完して１００％にする。
欧州特許出願公開２９２４５１４号明細書
特にＭａｎｆｒｅｄ Ｍuｌｌｅｒ工学博士の研究から知られている、Ｆｅ−Ｍｎ−Ｎｉ−Ｃｒ系の抗強磁性合金群が特に注目される。
そのような合金は、Ｂｅを添加して、またはＴｉ＋Ａｌを添加して硬化させることができる。
Ｂｅは毒性があるため望ましくない。また、Ｔｉ＋Ａｌの添加は、合金中に存在するＮｉとＴｉ＋Ａｌが反応するため難しく、組成を局所的に改変することにより、合金の熱係数を制御することが難しくなる。さらに、Ｎｉ3ＡｌおよびＴｉ3Ａｌの沈殿による組織硬化のために、合金の延性が低下する傾向がある。
本発明の目的は、十分な硬化を可能にする代替物を見つけることである。
このため、本発明は、請求項１に記載する、時計に適用するための鉄・ニッケル・クロム・マンガン合金の改良方法に関する。
要するに、本発明は、ＨＩＳ鋼の原理に従って、炭素と窒素を格子間に挿入することにより、Ｆｅ−Ｍｎ−Ｎｉ−Ｃｒ系合金を硬化させることができる。
Ｃ＋Ｎによるそのような硬化は、抗強磁性で環境にやさしい、良好な機械的特性を有する合金の開発を可能にする。
本発明は、時計のヒゲゼンマイを製造するためのそのような合金の使用にも関する。
本発明は、時計に適用するための鉄・ニッケル・クロム・マンガン合金の改良方法に関する。
本発明に従って、質量にして：
−ニッケルを４．０〜１３．０％、
−クロムを４．０〜１２．０％、
−マンガンを２１．０〜２５．０％、
−モリブデンを０〜５．０％、および／または銅を０〜５．０％、
−残りの部分に鉄
を含むベース合金を選択および製造し、かつ、このベース合金の質量の割合にして：
−炭素を０．１０〜１．２０％、および／または
−窒素を０．１０〜１．２０％
で、炭素と窒素を格子間に挿入することによって、この合金の抗強磁特性を維持しながらこれを硬化する。
したがって、クロムの割合は、先に挙げた欧州特許出願公開２９２４５１４号明細書よりもはるかに小さい。
より詳細には、ベース合金の質量に対する炭素の割合と窒素の割合の合計が、０．６０〜０．９５％になるように、炭素と窒素のこの挿入を調整する。
より詳細には、ベース合金の質量に対する炭素の割合と窒素の割合の合計が、０．７５〜０．９５％になるように、炭素と窒素のこの挿入を調整する。
より詳細には、ベース合金の質量に対する炭素の割合と窒素の割合の合計が、０．８０〜０．８５％になるように、炭素と窒素のこの挿入を調整する。
より詳細には、ベース合金の総質量に対する炭素の割合と窒素の割合の比が、０．５〜２．０になるように、炭素と窒素のこの挿入を調整する。
より詳細には、ベース合金の総質量に対する炭素の割合と窒素の割合の比が、１．０〜１．５になるように、炭素と窒素のこの挿入を調整する。
より詳細には、このベース合金は、質量にして、少なくとも８．０％のクロムを含むよう選択される。
より詳細には、耐食性を改善するために、ベース合金の質量に対する割合として、０．５〜５．０％のモリブデンおよび／または銅がベース合金に含まれている。
より詳細には、質量にして：
−ニッケルを４．０〜１３．０％、
−クロムを４．０〜１２．０％、
−マンガンを２１．０〜２５．０％、
−モリブデンを０〜５．０％、および／または銅を０〜５．０％、
−残りの部分に鉄
を含むベース合金を選択および製造する。
より詳細には、正しい化学組成を得るために、窒素にフェロクロムを添加する。
より詳細には、正しい化学組成を得るために、炭素にフェロマンガンを添加する。
より詳細には、正しい化学組成を得るために、窒素にフェロクロムを添加し、炭素にフェロマンガンを添加する。
より詳細には、この合金の製造は：
−一方では純金属、ニッケル、クロム、および鉄を、もう一方では：
クロム６５％、窒素３％、残りは鉄から成る、Ｎｉｔｒｉｄｅｄ Ｌｏｗ Ｃａｒｂｏｎ Ｆｅｒｒｏ Ｃｈｒｏｍｉｕｍと呼ばれる低炭素フェロクロム系、
マンガン７５％、炭素７％、残りは鉄から成る、Ｈｉｇｈ Ｃａｒｂｏｎ Ｆｅｒｒｏ Ｍａｎｇａｎｅｓｅと呼ばれる高炭素フェロマンガン系、
マンガン９５％、残りは鉄から成る、Ｌｏｗ Ｃａｒｂｏｎ Ｆｅｒｒｏ Ｍａｎｇａｎｅｓｅと呼ばれる低炭素フェロマンガン系
のプレアロイを、適切な割合で準備するステップ、
−真空誘導炉で、窒素分圧下で、鉄、ニッケル、およびクロムを溶融するステップ、
−低炭素フェロマンガンと高炭素フェロマンガンとを添加するステップ、
−温度を制御し、合金の液相線より約２０℃高く、または合金の液相線より少なくとも２０℃高く維持するステップ、
−窒素の主な成分である低炭素窒素にフェロクロムを添加するステップ、
−温度を制御し、合金の液相線より約２０℃高く、または合金の液相線より少なくとも２０℃高く維持するステップ、
−インゴットの鋳造を実行するステップ
を含む鋳造工程を含む。
本発明は、時計のヒゲゼンマイ、特に発振器用のヒゲゼンマイを製造するためのそのような合金の使用にも関する。

Claims (14)

  1. 時計に適用するための鉄・ニッケル・クロム・マンガン合金の改良方法であって、質量にして：
    −ニッケルを４．０〜１３．０％、
    −クロムを４．０〜１２．０％、
    −マンガンを２１．０〜２５．０％、
    −モリブデンを０〜５．０％、および／または銅を０〜５．０％、
    −残りの部分に鉄
    を含むベース合金を選択および製造すること、ならびに、前記ベース合金の質量の割合にして：
    −炭素を０．１０〜１．２０％、および／または
    −窒素を０．１０〜１．２０％
    で、炭素と窒素を格子間に挿入することによって、前記合金の抗強磁特性を維持しながらこれを硬化することを特徴とする方法。
  2. 前記ベース合金の質量に対する炭素の割合と窒素の割合の合計が、０．６０〜０．９５％になるように、炭素と窒素の前記挿入を調整することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  3. 前記ベース合金の質量に対する炭素の割合と窒素の割合の合計が、０．７５〜０．９５％になるように、炭素と窒素の前記挿入を調整することを特徴とする、請求項２に記載の方法。
  4. 前記ベース合金の質量に対する炭素の割合と窒素の割合の合計が、０．８０〜０．８５％になるように、炭素と窒素の前記挿入を調整することを特徴とする、請求項３に記載の方法。
  5. 前記ベース合金の総質量に対する炭素の割合と窒素の割合の比が、０．５〜２．０になるように、炭素と窒素の前記挿入を調整することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  6. 前記ベース合金の総質量に対する炭素の割合と窒素の割合の比が、１．０〜１．５になるように、炭素と窒素の前記挿入を調整することを特徴とする、請求項５に記載の方法。
  7. 前記ベース合金は、質量にして、少なくとも８．０％のクロムを含むよう選択されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  8. 耐食性を改善するために、前記ベース合金の質量に対する割合として、０．５〜５．０％のモリブデンおよび／または銅が前記ベース合金に含まれていることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  9. 質量にして：
    −ニッケルを４．０〜１３．０％、
    −クロムを４．０〜１２．０％、
    −マンガンを２１．０〜２５．０％、
    −モリブデンを０〜５．０％、および／または銅を０〜５．０％、
    −残りの部分に鉄
    を含むベース合金を選択および製造することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  10. 正しい化学組成を得るために、窒素にフェロクロムを添加することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  11. 正しい化学組成を得るために、炭素にフェロマンガンを添加することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  12. 正しい化学組成を得るために、窒素にフェロクロムを添加し、炭素にフェロマンガンを添加することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  13. 前記合金の製造が：
    −一方では純金属、ニッケル、クロム、および鉄を、もう一方では：
    クロム６５％、窒素３％、残りは鉄から成る、Ｎｉｔｒｉｄｅｄ Ｌｏｗ Ｃａｒｂｏｎ Ｆｅｒｒｏ Ｃｈｒｏｍｉｕｍと呼ばれる低炭素フェロクロム系、
    マンガン７５％、炭素７％、残りは鉄から成る、Ｈｉｇｈ Ｃａｒｂｏｎ Ｆｅｒｒｏ Ｍａｎｇａｎｅｓｅと呼ばれる高炭素フェロマンガン系、
    マンガン９５％、残りは鉄から成る、Ｌｏｗ Ｃａｒｂｏｎ Ｆｅｒｒｏ Ｍａｎｇａｎｅｓｅと呼ばれる低炭素フェロマンガン系
    のプレアロイを、適切な割合で準備するステップ、
    −真空誘導炉で、窒素分圧下で、鉄、ニッケル、およびクロムを溶融するステップ、
    −低炭素フェロマンガンと高炭素フェロマンガンとを添加するステップ、
    −温度を制御し、合金の液相線より少なくとも２０℃高く維持するステップ、
    −低炭素窒素にフェロクロムを添加するステップ、
    −温度を制御し、合金の液相線より少なくとも２０℃高く維持するステップ、
    −インゴットの鋳造を実行するステップ
    を含む鋳造工程を含むことを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
  14. 時計のヒゲゼンマイを製造するための、請求項１に従って製造される合金の使用。
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